第21章三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

第21章三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)籠型電機(jī)直接起動(dòng)降壓起動(dòng)繞線電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)

21-1三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)指標(biāo)1.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩足夠大

TS

＞TL

TS≥(1.1~1.2)TL2.起動(dòng)電流不超過允許范圍異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際起動(dòng)情況起動(dòng)電流大：IS=kiIN=(4～7)IN

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小：TS=ktTN=(1.4～2.2)TN

ki、kt分別為直接起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。

三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性和電流特性

不利影響(1)大的IS使電網(wǎng)電壓降低，影響自身及其他負(fù)載工作。(2)頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累，易使電動(dòng)機(jī)過熱。20-2籠型異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)1.小容量的電動(dòng)機(jī)（PN

≤7.5kW）2.電動(dòng)機(jī)容量滿足如下要求：ISTINk允許=≤14〔〕3+電源總?cè)萘?kV·A)電動(dòng)機(jī)容量(kW)經(jīng)驗(yàn)表明電網(wǎng)允許啟動(dòng)電流倍數(shù)應(yīng)為20-3籠型異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)1.定子串聯(lián)電阻或電抗降壓起動(dòng)M3~3~RSQ1FUQ2起動(dòng)運(yùn)行M3~XSQ1FUQ23~定子串入電抗和電阻的計(jì)算適用于：正常運(yùn)行為△形聯(lián)接的電動(dòng)機(jī)。2.星形－三角形降壓起動(dòng)（Y－起動(dòng)）3~UNQ1FUQ2U1U2V1V2W1W2適用于：正常運(yùn)行為△形聯(lián)接的電動(dòng)機(jī)。2.星形－三角形減壓起動(dòng)（Y－起動(dòng)）3~UNQ1FUQ2U1U2V1V2W1W2Y

起動(dòng)運(yùn)行適用于：正常運(yùn)行為△形聯(lián)接的電動(dòng)機(jī)。2.星形－三角形降壓起動(dòng)（Y－起動(dòng)）起動(dòng)Q23~UNQ1FUU1U2V1V2W1W2

定子相電壓比U1′U1△UN

3UN==13

定子相電流比

IYI△U1′U1△==13

起動(dòng)線電流比ISYIS△IY3I△==13

輸入電源電流比

電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比TSTYTST△U1PYU1P△==13()2ISYIs△=13(2)ISY＜Imax（線路中允許的最大電流）。(3)TSY＞(1.1～1.2)TL。

Y－起動(dòng)的使用條件(1)正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)采用形連接的電動(dòng)機(jī)。3.自耦變壓器降壓起動(dòng)TA3~UNQ1FUQ2M3~3.自耦變壓器降壓起動(dòng)3~UNQ1FUQ2TAM3~起動(dòng)2.自耦變壓器降壓起動(dòng)TA3~UNQ1FUQ2M3~運(yùn)行3.自耦變壓器減壓起動(dòng)3~UNQ1FUQ2TAM3~起動(dòng)U降壓比

定子線電壓比U1LaU1LUUN==KA

定子相電壓比U1PaU1P==KAU1LaU1L

定子相電流比I1PaI1P==KAU1PaU1P3.自耦變壓器降壓起動(dòng)TAM3~3~UNQ1FUQ2起動(dòng)ISaKAISa

起動(dòng)電流比ISaISI1aI1P==KA

電源電流比IaI1KAISaIS==KA2

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比=KA2TSaTSU1aU1N=()2

降壓比KA可調(diào)

QJ2型三相自耦變壓器：

KA=0.55、0.64、0.73QJ3型三相自耦變壓器：

KA=0.4、0.6、0.8(1)ISa＜Imax（線路中允許的最大電流）(2)TSa＞(1.1～1.2)TL

自耦變壓器降壓起動(dòng)的使用條件

【例4.3.1】

一臺

Y250M－6型三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，UN=380V，聯(lián)結(jié)，PN=37kW，

nN=985r/min，IN=72A，kS=1.8，ki=6.5。如果要求電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須大于250N·m，從電源取用的電流必須小于360A。試問：(1)能否直接起動(dòng)？(2)能否采用Y－起動(dòng)？(3)能否采用KA=0.8的自耦變壓器起動(dòng)？解：(1)能否直接起動(dòng)602TN=PN

nN=×N·m=359N·m602×3.1437×103985直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流為TS=kSTN=

1.8×359N·m=646N·mIS=kiIN

=

6.5×72A=468A雖然TS＞250N·m，但是

IS＞360A，所以不能采用直接起動(dòng)。(2)能否采用Y－起動(dòng)TSY=TS13=×646

N·m=215N·m13ISY=IS13=×468

A=156A13雖然ISY＜360A，但是

TSY＜250N·m，所以不能采用Y－起動(dòng)。(3)能否采用KA=0.8的自耦變壓器起動(dòng)

TSa=KA2TS

=

0.82×646N·m=413N·mISa=KA2IS

=

0.82×468A=300A由于TSa＞250N·m，而且

ISa＜360A，所以能采用

KA=0.8

的自耦變壓器起動(dòng)。21-4三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)1.轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)3~

Q定子電刷滑環(huán)起動(dòng)變阻器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子回路串電阻啟動(dòng)機(jī)械特性啟動(dòng)方法啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子經(jīng)集電環(huán)和電刷接入接入啟動(dòng)電阻，隨轉(zhuǎn)速的升高逐漸減小啟動(dòng)電阻的阻值直至將啟動(dòng)電阻完全切除。3~M3~繞線型異步電動(dòng)機(jī)三級啟動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性2.轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動(dòng)啟動(dòng)方法啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子經(jīng)集電環(huán)和電刷接入頻敏變阻器。啟動(dòng)結(jié)束后，切除頻敏變阻器，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。ABCM3~KK轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器的機(jī)械特性1.固有機(jī)械特性2.人為機(jī)械特性22-1概述22-2改變定子電壓調(diào)速22-3轉(zhuǎn)子回路串接電阻調(diào)速22-4變極調(diào)速22-5變頻調(diào)速第二十二章三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速基本要求：1.掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法及原理2.掌握三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的計(jì)算第二十二章三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速22-1概述三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法：（1）改變轉(zhuǎn)差率s調(diào)速；改變定子端電壓U1繞線型三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻（2）變極調(diào)速——改變電動(dòng)機(jī)的極對數(shù)p；（3）變頻調(diào)速——改變供電電源的頻率f1。三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速22-2改變定子電壓調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：調(diào)速范圍很窄(0~sm)，沒有實(shí)用價(jià)值。1.改變定子電壓調(diào)速的原理風(fēng)機(jī)類負(fù)載：在s>sm時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)仍能穩(wěn)定運(yùn)行，調(diào)速范圍較寬，但是要注意電動(dòng)機(jī)過電流的問題。2.改變定子電壓調(diào)速的特點(diǎn)22-3轉(zhuǎn)子回路串接電阻調(diào)速1.轉(zhuǎn)子回路串接電阻調(diào)速的原理三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，由轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)角調(diào)速前后轉(zhuǎn)子回路功率因數(shù)不變?？傻谜{(diào)速效率分析：在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)，轉(zhuǎn)子回路串接的電阻越大，電機(jī)的轉(zhuǎn)速越低，效率也越低。3.轉(zhuǎn)子回路串接電阻調(diào)速的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速設(shè)備簡單，操作簡便。缺點(diǎn)：調(diào)速范圍不大，特別是輕載時(shí)調(diào)速范圍更窄；低速運(yùn)行時(shí)，機(jī)械特性變軟，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差；調(diào)速時(shí)效率低，在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)，轉(zhuǎn)速越低，效率也越低；屬有級調(diào)速，調(diào)速的平滑性差。4.轉(zhuǎn)子回路串接電阻調(diào)速的適用場合拖動(dòng)起重機(jī)械的三相繞線型中小型異步電動(dòng)機(jī)。22-4變極調(diào)速1.變極調(diào)速的原理2.改變定子繞組極對數(shù)的方法雙繞組變極：在定子槽內(nèi)安放兩套極對數(shù)不同的定子繞組，每次用其中一套；單繞組變極：只裝一套定子繞組，通過改變繞組的接法獲得兩種或多種極對數(shù)；在定子槽里安放兩套極對數(shù)不同的獨(dú)立定子繞組，每套獨(dú)立繞組本身又可通過改變連接方法獲得不同的極對數(shù)。3.變極原理通過改變定子繞組接線，使每相繞組中有一半繞組電流反向，即可變極。(b)反向串聯(lián)，2p=2(a)正向串聯(lián)，2p=4(c)反向并聯(lián)，2p=24.變極調(diào)速的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械特性較硬，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性較好；

無轉(zhuǎn)差損耗，效率高；

接線簡單、控制方便、價(jià)格低；

有級調(diào)速，級差較大，不能獲得平滑調(diào)速。缺點(diǎn)：屬有級調(diào)速且級數(shù)有限，繞組引出線較多，并要裝設(shè)換接開關(guān)。5.變極調(diào)速的適用場合不需要平滑調(diào)速的鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)。1）保持為常數(shù)

可得臨界轉(zhuǎn)差率令最大電磁轉(zhuǎn)矩處的轉(zhuǎn)速降落最大電磁轉(zhuǎn)矩保持，降頻調(diào)速的特點(diǎn)：不同頻率下電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的最大電磁轉(zhuǎn)矩Tm不變；不同頻率下的各機(jī)械特性互相平行。調(diào)速范圍寬；機(jī)械特性硬度不變，低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好；可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速；電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差率s較小，轉(zhuǎn)子銅耗小，運(yùn)行效率高。保持E1/f1=常數(shù)，異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的機(jī)械特性保持，降頻調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn)：

調(diào)速范圍寬；機(jī)械特性硬度不變，低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好；可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速；電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差率s較小，轉(zhuǎn)子銅耗小，運(yùn)行效率高。保持E1/f1=常數(shù)，異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的機(jī)械特性保持，降頻調(diào)速的特點(diǎn)：

2）保持，降頻調(diào)速

可得臨界轉(zhuǎn)差率令最大電磁轉(zhuǎn)矩最大電磁轉(zhuǎn)矩處的轉(zhuǎn)速降落頻率降低時(shí)，最大電磁轉(zhuǎn)矩Tm減小；頻率降低時(shí)，最大電磁轉(zhuǎn)矩處的轉(zhuǎn)速降落nm減小。保持，降頻調(diào)速的特點(diǎn)：保持U1/f1=常數(shù)，異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的機(jī)械特性頻率降低時(shí)，最大電磁轉(zhuǎn)矩減小是由于定子電阻R1產(chǎn)生的電壓降相對影響較大，氣隙磁通無法保持恒值而造成的。2.從基頻往上調(diào)節(jié)當(dāng)時(shí)，，可忽略不計(jì)，則最大電磁轉(zhuǎn)矩Tm和臨界轉(zhuǎn)差率sm分別為:由于電源電壓不能高于額定電壓，在頻率f1從基頻往上調(diào)節(jié)時(shí)，電動(dòng)機(jī)電壓只能